三相光伏并网逆变器软件框架课件
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2
目录
• 1.主控软件
• 1.1.电路拓扑分析 • 1.2.坐标变换分析 • 1.3.解耦控制原理 • 1.4.矢量控制原理 • 1.5.软件锁相原理 • 1.6.最大功率跟踪 • 1.7.孤岛效应研究 • 1.8.电压跌落研究
3
目录
• 2. 监控软件
• 2.1.监控系统说明 • 2.2.通信拓扑结构 • 2.3.通信协议说明 • 2.4.触控显示软件 • 2.5.汇流采集软件 • 2.6.数据采集系统 • 2.7.后台监控软件 • 2.8.远程遥信软件
• 由上图可知 （2/3系数见1.2.2分析）
xx3211
1 2 3
2
1223xxxbacCab cxxxbac
15
1500 1000
500 0
-500 -1000 -1500
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225 233 241 249
Ldci 0 0 Ric 0 0 1uc 0 0 1ec
dt
12
1.2.坐标变换分析
• 1.2.1.克拉克变换分析 • 1.2.2.等长变换和等功率变换分析 • 1.2.3.帕克变换分析
13
1.2.1.克拉克变换分析01
• 对abc三相进行克拉克变换
β b
a
α
c
14
1.2.1.克拉克变换分析02
xxcsionstt
sintxd cost xq
Cd
xd qxq
18
1.2.3.帕克变换分析03
• 可得dq轴状态方程如下
L Ld ddd qiit1 0
1 0u ud qR L
R Liid q1 0
0ed 1eq
dt
19
1.2.3.帕克变换分析04
• 由上述分析可知：经过坐标旋转变换后，三相对称静止坐标系中 的基波正弦变量将转化成同步旋转坐标系中的直流量，简化了控 制系统的设计，但从dq轴状态方程可以看出，这是一个强耦合系 统，q轴电流的变化对d轴的电流有影响，而d轴电流的变化对q轴 也有影响，即d、q轴电流除受控制量Ud、U。影响外，还受耦合 项、扰动和网侧电压的影响。
Idc
RL Udc
EL
T1 A ua
T4
T3 B ub
T6
T5
C uc
T2
Ik(k=a,b,c)
A B C
Ea N Eb
Ec
9
1.1.5.硬件拓扑分析01
• 如等效硬件拓扑图
• 根据基尔霍夫电压定律可得：
U
a
Ri a
L
di a dt
ea
U
b
Ri b
L
di b dt
eb
U
c
Ri c
L
di c dt
• 经运算可得dq轴最终状态方程如下-2。
23
1.3.1.解耦控制原理03
ud uq
(kip (kip
kii s kii s
)(id* id ) Liq )(iq* iq ) Lid
ed eq
(1)
did
dt diq
R
(kip LΒιβλιοθήκη Baidu
kii s
)
dt
0
0 R (kip
4
1.1.电路拓扑分析
• 1.1.1.主控系统概述 • 1.1.2.系统硬件框图 • 1.1.3.系统硬件拓扑 • 1.1.4.等效硬件拓扑 • 1.1.5.硬件拓扑分析
5
1.1.1.系统硬件概述
• 系统主控部分主要功能
• 完成实时数据采样 • 完成故障信息判断 • 完成实时数据上传 • 完成闭环控制计算 • 完成驱动波形生成
L
kii
)
id iq
kip
s
kii s
ec
10
1.1.5.硬件拓扑分析02
写成矩阵形式如下：
ua R ub0
0 R
0ia L 0ib0
0 L
0 0d dtiib ae eb a
uc 0 0 Ric 0 0 L ic ec
11
1.1.5.硬件拓扑分析03
可得abc轴状态方程如下 ：
Lddait R 0 Lddbit 0 R
0 ia 1 0 0ua 1 0 0ea 0ib0 1 0ub0 1 0eb
统
直流开 关控制
PWM 驱动及光纤
电流采样
电压采样
SCI通讯
显示控 制系统
主控制系统
IGBT温 度检测
交流开 关控制
7
1.1.3.系统硬件拓扑
D1
T1
T3
T5
L
+
C1 +
L
PV
_
L
T2
T4
T6
KM1
e~
~
~
负载1
负载2
8
1.1.4.等效硬件拓扑
• 由于本系统为500kw并网系统，变压器外接，不包含 在系统之内，因此整体拓扑分析时可将变压器等效 为电网一部分，考虑线路阻抗及光伏电池板的等效 电阻，系统可以等效如下拓扑结构。
Software Design
-PV500KTL Solar Inverter
ChenGe 2012-07-17
1
Introductions
• 系统软件
• 1.主控软件
• DSP部分控制软件 • CPLD逻辑控制软件
• 2.监控软件
• ARM触控显示软件 • 汇流箱数据采集软件 • 数据采集器通讯软件 • 上位机后台监控软件 • 远程遥信及下发软件
KA KB KC AB BC CA
16
1.2.3.帕克变换分析01
• 令alpha轴随角频率逆时针转动并使之为d轴，垂直于d轴设q轴， 得帕克变换，其中d为有功，q为无功
q β
b
U
d
a
α
c
17
1.2.3.帕克变换分析02
• 由上图可得
xd xq
cos t sint
sintx costx
Cd
x qx
20
1.3.解耦控制原理
• 1.3.1.解耦控制原理 • 1.3.2.解耦控制框图
21
1.3.1.解耦控制原理01
• 由dq轴的状态方程可得
u ud q1 0
1 0L Ld dd dd qiittR L
R Liid q1 0
0ed 1eq
22
1.3.1.解耦控制原理02
• 由于dq变换之后系统是一个强耦合系统且受网侧电压的影响，因 此需要采样前馈解耦控制策略。由于耦合相为、因此需对这两项 解耦，同时加入网压前馈。控制采用PI控制。可设计的控制方程 如下-1。
• 系统包含的主要集成芯片如下
• 1.主控芯片：TMS320F28335PGFA • 2.逻辑芯片：EMP570T144 • 3.模数芯片：AD7606BSTZ
6
1.1.2.总体硬件框图
禾力500kW光伏并网逆变器主机
太阳能电 池
光伏汇流 箱
+
EMI
IGBT
EMC
变压器
~ ~ ~
电网
本地及远程遥 信遥测遥控系
目录
• 1.主控软件
• 1.1.电路拓扑分析 • 1.2.坐标变换分析 • 1.3.解耦控制原理 • 1.4.矢量控制原理 • 1.5.软件锁相原理 • 1.6.最大功率跟踪 • 1.7.孤岛效应研究 • 1.8.电压跌落研究
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目录
• 2. 监控软件
• 2.1.监控系统说明 • 2.2.通信拓扑结构 • 2.3.通信协议说明 • 2.4.触控显示软件 • 2.5.汇流采集软件 • 2.6.数据采集系统 • 2.7.后台监控软件 • 2.8.远程遥信软件
• 由上图可知 （2/3系数见1.2.2分析）
xx3211
1 2 3
2
1223xxxbacCab cxxxbac
15
1500 1000
500 0
-500 -1000 -1500
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 169 177 185 193 201 209 217 225 233 241 249
Ldci 0 0 Ric 0 0 1uc 0 0 1ec
dt
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1.2.坐标变换分析
• 1.2.1.克拉克变换分析 • 1.2.2.等长变换和等功率变换分析 • 1.2.3.帕克变换分析
13
1.2.1.克拉克变换分析01
• 对abc三相进行克拉克变换
β b
a
α
c
14
1.2.1.克拉克变换分析02
xxcsionstt
sintxd cost xq
Cd
xd qxq
18
1.2.3.帕克变换分析03
• 可得dq轴状态方程如下
L Ld ddd qiit1 0
1 0u ud qR L
R Liid q1 0
0ed 1eq
dt
19
1.2.3.帕克变换分析04
• 由上述分析可知：经过坐标旋转变换后，三相对称静止坐标系中 的基波正弦变量将转化成同步旋转坐标系中的直流量，简化了控 制系统的设计，但从dq轴状态方程可以看出，这是一个强耦合系 统，q轴电流的变化对d轴的电流有影响，而d轴电流的变化对q轴 也有影响，即d、q轴电流除受控制量Ud、U。影响外，还受耦合 项、扰动和网侧电压的影响。
Idc
RL Udc
EL
T1 A ua
T4
T3 B ub
T6
T5
C uc
T2
Ik(k=a,b,c)
A B C
Ea N Eb
Ec
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1.1.5.硬件拓扑分析01
• 如等效硬件拓扑图
• 根据基尔霍夫电压定律可得：
U
a
Ri a
L
di a dt
ea
U
b
Ri b
L
di b dt
eb
U
c
Ri c
L
di c dt
• 经运算可得dq轴最终状态方程如下-2。
23
1.3.1.解耦控制原理03
ud uq
(kip (kip
kii s kii s
)(id* id ) Liq )(iq* iq ) Lid
ed eq
(1)
did
dt diq
R
(kip LΒιβλιοθήκη Baidu
kii s
)
dt
0
0 R (kip
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1.1.电路拓扑分析
• 1.1.1.主控系统概述 • 1.1.2.系统硬件框图 • 1.1.3.系统硬件拓扑 • 1.1.4.等效硬件拓扑 • 1.1.5.硬件拓扑分析
5
1.1.1.系统硬件概述
• 系统主控部分主要功能
• 完成实时数据采样 • 完成故障信息判断 • 完成实时数据上传 • 完成闭环控制计算 • 完成驱动波形生成
L
kii
)
id iq
kip
s
kii s
ec
10
1.1.5.硬件拓扑分析02
写成矩阵形式如下：
ua R ub0
0 R
0ia L 0ib0
0 L
0 0d dtiib ae eb a
uc 0 0 Ric 0 0 L ic ec
11
1.1.5.硬件拓扑分析03
可得abc轴状态方程如下 ：
Lddait R 0 Lddbit 0 R
0 ia 1 0 0ua 1 0 0ea 0ib0 1 0ub0 1 0eb
统
直流开 关控制
PWM 驱动及光纤
电流采样
电压采样
SCI通讯
显示控 制系统
主控制系统
IGBT温 度检测
交流开 关控制
7
1.1.3.系统硬件拓扑
D1
T1
T3
T5
L
+
C1 +
L
PV
_
L
T2
T4
T6
KM1
e~
~
~
负载1
负载2
8
1.1.4.等效硬件拓扑
• 由于本系统为500kw并网系统，变压器外接，不包含 在系统之内，因此整体拓扑分析时可将变压器等效 为电网一部分，考虑线路阻抗及光伏电池板的等效 电阻，系统可以等效如下拓扑结构。
Software Design
-PV500KTL Solar Inverter
ChenGe 2012-07-17
1
Introductions
• 系统软件
• 1.主控软件
• DSP部分控制软件 • CPLD逻辑控制软件
• 2.监控软件
• ARM触控显示软件 • 汇流箱数据采集软件 • 数据采集器通讯软件 • 上位机后台监控软件 • 远程遥信及下发软件
KA KB KC AB BC CA
16
1.2.3.帕克变换分析01
• 令alpha轴随角频率逆时针转动并使之为d轴，垂直于d轴设q轴， 得帕克变换，其中d为有功，q为无功
q β
b
U
d
a
α
c
17
1.2.3.帕克变换分析02
• 由上图可得
xd xq
cos t sint
sintx costx
Cd
x qx
20
1.3.解耦控制原理
• 1.3.1.解耦控制原理 • 1.3.2.解耦控制框图
21
1.3.1.解耦控制原理01
• 由dq轴的状态方程可得
u ud q1 0
1 0L Ld dd dd qiittR L
R Liid q1 0
0ed 1eq
22
1.3.1.解耦控制原理02
• 由于dq变换之后系统是一个强耦合系统且受网侧电压的影响，因 此需要采样前馈解耦控制策略。由于耦合相为、因此需对这两项 解耦，同时加入网压前馈。控制采用PI控制。可设计的控制方程 如下-1。
• 系统包含的主要集成芯片如下
• 1.主控芯片：TMS320F28335PGFA • 2.逻辑芯片：EMP570T144 • 3.模数芯片：AD7606BSTZ
6
1.1.2.总体硬件框图
禾力500kW光伏并网逆变器主机
太阳能电 池
光伏汇流 箱
+
EMI
IGBT
EMC
变压器
~ ~ ~
电网
本地及远程遥 信遥测遥控系